閱讀以下文章并回答后面的問題．

　　科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，大自然中蘊藏著巨大的能量，可以通過多種手段，從21世紀(jì)初期開始，有一定規(guī)模地向雨雪垃圾索電，是完全可以實現(xiàn)的．

　　利用積雪發(fā)電：大家知道，積雪的溫度是0℃以下，因此雪中蘊藏著巨大的冷能．科學(xué)家提出利用積雪發(fā)電的大膽設(shè)想．它的工作原理是，將蒸發(fā)器放在地面上，將凝縮器放在高山上，再用兩根管子將它們連接在一起，然后抽出管內(nèi)空氣，用地下熱水使低沸點的氟里昂(即現(xiàn)代電冰箱所用的制冷物質(zhì))汽化，并以雪冷卻凝縮器，由于氟里昂的沸點很低，加上管內(nèi)被抽空，所以它就沸騰起來，變成氣體快速向管子的上端跑去，沖擊汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電．試驗證明，1 t雪可把2～4 t氟里昂送上蓄液器．可見雪的發(fā)電本領(lǐng)是十分驚人的．

　　雪的資源極其豐富，地球上34％的國家屬多雪地區(qū)．我國東北和新疆北部是全國下雪天數(shù)最多的地區(qū)，每年平均在40天以上，積雪日數(shù)在90天以上．積雪發(fā)電的問世，將使茫茫雪原變成人類的又一理想的未來發(fā)電能源．

　　利用下雨發(fā)電：目前，科學(xué)家們研究雨能的利用已獲得成功，它是利用一種葉片交錯排列，并能自動關(guān)閉的輪子，輪子的葉片可以接受來自任何方向的雨滴，并能自動開關(guān)，使輪子一側(cè)受力大，另一側(cè)受力小，從而在雨滴沖擊和慣性的作用下高速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動電機(jī)發(fā)電．雨能電站可以彌補(bǔ)地面太陽能電站的不足，使人類巧妙而完美地應(yīng)用太陽能、風(fēng)能、雨能．

　　我國南方雨能資源豐富，特別是華東、華南、中南和西南各省的雨水充足，一年四季冰雪期很少，雨季的降雨量一般都比較多，陰雨天利用雨能發(fā)電，陽天利用太陽能發(fā)電，這樣無論晴天或陰雨天，人們都可以享受到大自然的恩賜，享受到電能帶來的光和熱．

　　微生物電池：在探索微生物能源工作中，一些國家正在從事著微生物電池的研究．什么是微生物電池呢？它是一種用微生物的代謝產(chǎn)物，做電極活性物質(zhì)，從而獲取電能．從研究的進(jìn)展看，作為微生物電池的活性物質(zhì)，只限于甲酸、氫、氨等．我們用一種叫產(chǎn)氣單抱菌的細(xì)菌，處理100摩爾椰子汁，使其生成甲酸，然后把以此做電解液的3個電池串連在一起，生成的電能可使半導(dǎo)體收音機(jī)連續(xù)播放50多個小時．當(dāng)然，這只是試驗，但它表現(xiàn)出的事實是令人神往的．

　　21世紀(jì)是人類飛向宇宙的時代，在宇宙飛船這樣的封閉系統(tǒng)中，排泄物的處理確實是個必須解決的問題．美國宇宙航行局設(shè)計了一種一舉兩得的解決方案：用一種芽孢桿菌處理尿，使尿酸分解而生成尿素，在尿素酶的作用下分解尿素產(chǎn)生氨．氨用做電極活性物質(zhì)，在鉑電極上產(chǎn)生電極反應(yīng)，組成了邀翔太空的理想微生物電池．在宇航條件下，每人每天如果排出22克尿，就能夠獲得47瓦時的電力．

　　氫燃料電池，成為微生物能源的又一種電能形式．利用一種產(chǎn)生氫氣能力強(qiáng)的細(xì)菌，在容積為10升的發(fā)酵裝置中，每小時所產(chǎn)生的近20升氫氣，足以維持3.1～3.5伏燃料電池的工作．科學(xué)日新月異的21世紀(jì)，有機(jī)廢水的處理也與微生物電池發(fā)生了密切關(guān)系．在利用微生物處理有機(jī)廢水時，在使廢水無害化的同時，可以把微生物的代謝產(chǎn)物做微生物電池的活性物質(zhì)，從而獲得電能，從這個角度上，微生物做為同時解決公害和能源問題的一種手段，已引起人們的廣泛注意．盡管微生物電池的研制尚處在萌芽狀態(tài)，使用也還只限于一定范圍，但是到21世紀(jì)的某一天，微生物電池就能夠帶動著馬達(dá)飛轉(zhuǎn)，為人類創(chuàng)造更多的物質(zhì)財富．

　　向污泥要能源：城市下水道污泥中富含有機(jī)物質(zhì)，其中蘊藏著可觀的能量．不少國家已開始利用厭氧細(xì)菌將下水道污泥“消化”，然后收集其中產(chǎn)生的沼氣作為熱源，并將下水道污泥制成固體燃料．

　　關(guān)于下水道污泥作為固體燃料的開發(fā)與實用化研究方面，歐洲國家居領(lǐng)先地位．日本東京都能源局利用下水道污泥作為燃料發(fā)電的試驗也已獲成功．日本能源科學(xué)家還將下水道污泥利用多級蒸發(fā)法制成固狀物，所得燃料的發(fā)熱量為16 000～18 000 kJ/kg，與煤差不多．

　　德國的一家化學(xué)公司將工廠下水道排放的廢水(其中含10％的普通生活污水)進(jìn)行處理，所得活性污泥作為燃料，他們在下水道污水中加入有機(jī)凝集劑，再用電力脫水機(jī)脫去部分水分，加入一定比例的粉煤，最后利用壓濾機(jī)榨干水分，用這種方法制成的燃料發(fā)熱量大約是9 200～1 000 kJ/kg，并且將其干燥、粉碎后并不影響其燃燒性能．

　　從下水道污泥中挖掘潛在能源，不僅開辟了能源新途徑，還可以根本上解決城市下水道污泥污染問題．對改善城市地下水水質(zhì)有著至關(guān)重要的作用．環(huán)境科學(xué)家有必要重新估計下水道污泥的作用和利用價值，進(jìn)一步研究下水道污水處理以及下水道水系的設(shè)計．

　　目前，世界上許多國家正在研究，能否建立一個從污水處理到能源、環(huán)保方面的綜合管理體系，以便一勞永逸地解決下水道污水的去向問題．

摘自《能源趣覽》

閱讀完以上文章后回答：

(1)文中介紹了哪幾種新的能源利用方式？分別是什么？

(2)利用積雪和下雨發(fā)電的工作原理分別是什么？

(3)結(jié)合你在日常生活中對能源的利用，談?wù)勀銓��?jié)約能源的看法．

第十六屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽初賽試卷

一、選擇題  以下各小題給出的四個選項只有一個是正確的，把正確

選項前面的字母填在題后的括號內(nèi)(每小題3分，共15分)。

    1．小亮同學(xué)從超市買來一個玻璃瓶裝的鐵皮蓋罐頭，想把瓶蓋打開，可是怎么也擰不動。小亮的哥哥用螺絲刀沿瓶蓋的邊輕輕撬了幾下，一擰就打開了。這主要是因為用螺絲刀撬瓶蓋可以  【    】 

A．增大瓶蓋直徑，減小瓶蓋側(cè)壁對瓶的壓力

B．減小瓶蓋與瓶口的接觸面積

C．減小瓶內(nèi)外氣體的壓力差

D．由于撬了蓋的一邊，而增大了蓋的另一邊的壓力

    2．高壓輸電線路的鐵塔頂端有一條(或兩條)比下面輸電線細(xì)的金屬線(如圖1～圖2)，它的作用是    【    】

  A．加強(qiáng)鐵塔的穩(wěn)定性

  B．傳輸零線的電流

  C．防雷電，起到避雷針的作用

  D．作為備用線，供輸電線斷開時應(yīng)急使用

3．用普通照相機(jī)拍照時，要按被照物體距相機(jī)鏡頭的遠(yuǎn)近進(jìn)行“調(diào)焦”，使用起來不太便捷。有一種“傻瓜”相機(jī)，只要把想拍攝的景物全部納入取景器內(nèi)，不論遠(yuǎn)處還是近處的物體，在照片上都比較清晰，從而使拍照的過程變得十分快捷。這種“傻瓜”相機(jī)不用“調(diào)焦”的奧秘是  【    】

    A．采用了長焦距的鏡頭，使遠(yuǎn)近不同的物體成像的位置相差不大

    B．采用了短焦距的鏡頭，使遠(yuǎn)近不同的物體成像的位置相差不大

    C．采用了長焦距的鏡頭，使遠(yuǎn)近不同的物體成像的位置相同

    D．采用了短焦距的鏡頭，使遠(yuǎn)近不同的物體成像的位置相同

    4．磁帶錄音機(jī)既可以錄音，也可用以放音，其主要部件為運行的磁帶和繞有線圈的磁頭。錄音時，磁帶上的磁粉被由聲音信號轉(zhuǎn)化而來的電流產(chǎn)生的磁場所磁化，這樣便將聲音信號轉(zhuǎn)化為磁信號記錄在磁帶上；放音時，再把磁帶上的磁信號通過磁頭轉(zhuǎn)化為電信號使揚聲器發(fā)聲。對于錄音機(jī)錄音、放音過程的基本原理，下列各種說法中正確的是  【    】

    A．錄音的基本原理是電磁感應(yīng)，放音的基本原理是電流的磁效應(yīng)

    B．錄音的基本原理是電流的磁效應(yīng)，放音的基本原理是電磁感應(yīng)

    C．錄音和放音的基本原理都是電流的磁效應(yīng)

    D．錄音和放音的基本原理都是電磁感應(yīng)

    5．王勇同學(xué)在賓館飯店看到一種自動門，當(dāng)有人靠近時，門會實現(xiàn)自動開閉。王勇同學(xué)對此產(chǎn)生了濃厚的興趣，他很想知道自動門是如何實現(xiàn)自動控制的。為此他反復(fù)做了幾次試驗：當(dāng)他輕輕地靠近自動門時，門自動打開；當(dāng)把一個足球滾向自動門時，門自動打開；當(dāng)把一面底部裝有滾珠的無色透明大玻璃板，直立著滑向自動門時，門不打開。王勇同學(xué)根據(jù)探究試驗的結(jié)果，對自動門的自控原理提出了以下幾種猜想，你認(rèn)為其中最合理的猜想是  【    】

    A．自動門“聽”到來者的聲音時，通過聲控裝置實現(xiàn)自動開閉

    B啟動門探測到靠近的物體發(fā)射出的紅外線，通過光控裝置實現(xiàn)自動開閉

    C自動門本身能發(fā)射出一種紅外線信號，當(dāng)此種信號被靠近的物體反射時，就會實現(xiàn)自動開閉

    D．靠近門的物體通過空氣能產(chǎn)生一種壓力傳給自動門，實現(xiàn)自動開閉

二、填空題(共15分)

    1．(3分)如圖3所不，小婷乘汽車到姥姥家去度假，汽車在平直公路上行駛。小婷的感覺是：遠(yuǎn)處的村莊相對于電線桿在向_________運動；近處的小樹相對于電線桿在向_______運動；電線桿周圍的景物看起來好像在繞電線桿做_____時針

轉(zhuǎn)動。

    2．(3分)列車上出售的食品常常放在如圖4所示的小推車上，若貨物均勻擺在車內(nèi)，當(dāng)前輪遇到障礙物A時，售貨員向下按扶把，這時手推車可以視為杠桿，支點是_____(寫出支點位置的字母)；當(dāng)后輪遇到障礙物A時，售貨員向上提扶把，這時支點是______。后一種情況下，手推車可以視為______力杠桿。

    3．(3分)在海拔3000 m以上的高原地區(qū)，汽車發(fā)動機(jī)的冷卻水容易沸騰，這是因為高原地區(qū)_______的緣故。常年生活在平原地區(qū)的人到達(dá)該地區(qū)后，由于空氣稀薄會產(chǎn)生缺氧反應(yīng)，為了得到足夠的氧氣，人會不自覺地進(jìn)行深呼吸，這時肺的容積與在平原上相比要擴(kuò)張得更_______(選填“大”或“小”)一些。

    4．(3分)汽車上的機(jī)械式里程表是用安裝在輪上的一組計數(shù)齒輪來實現(xiàn)計數(shù)的，而這些計數(shù)齒輪又通過特定的傳動裝置被車輪的轉(zhuǎn)動所驅(qū)動。同時車輪的轉(zhuǎn)動還通過特定的傳動裝置，傳遞給由電磁感應(yīng)原理制成的傳感器，傳感器再將反映車輪轉(zhuǎn)動情況的電信號顯示在速度表上，從而指示此時的車速。當(dāng)輪胎用久了有明顯的磨損后，就會使所計里程和指示的時速產(chǎn)生誤差。若里程表記錄里程為12000 km，則汽車實際行駛的里程將 _______(填“大于”、“小于”或“等于”)示數(shù)；若此車從北京駛往上海，以速度表上指示的時速為依據(jù)，對整個行程所估算的行駛時間將________(選填“大于”、小于”或“等于”)實際行駛時間。

    5．(3分)2005年春節(jié)晚會上，一群聾啞青年用精美絕倫的舞蹈“千手觀音”給人以美的享受，善的啟迪。

    (1)如圖5所示，觀眾看不見領(lǐng)舞者邰麗華身后站著的其他舞蹈者，這是因為光是______________傳播的。

    (2)在觀看演出的過程中，我們雖然沒有看到樂隊卻也能分辨出是何種樂器在發(fā)聲，這主要是因為不同樂器所發(fā)聲音的_________是不同的。

    (3)電視觀眾看到蓮花座上的千手觀音身披絢麗霞光，這些光是由________、_______、______三原色依不同的比例混合而成的。

  三、簡答下列各題(共22分)

  1．(4分)火箭點火發(fā)射時，若高溫火焰向下噴射到發(fā)射臺上，發(fā)射臺就會被燒

毀。為了保護(hù)發(fā)射臺，在它的底部建造了個大水池，從而巧妙地解決了這個技術(shù)問題。

    (1)火箭發(fā)射時，底部噴出的龐大的白色氣團(tuán)(圖6)是由什么組成的?它是怎樣形成的?

(2)分析“大水池”對發(fā)射臺起到保護(hù)作用的道理。

  2．(4分)在高壓輸電線路中�？煽吹� 如圖7所示的一些絕緣子。請說明為什么懸掛高壓輸電線的絕緣子的表面要涂光亮的瓷釉，而且做成一節(jié)一節(jié)的?

3．(4分)小志家買了一種點綴節(jié)日用的小彩燈，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)其中一個小彩燈的燈絲燒斷了以后，其余的小彩燈還能繼續(xù)發(fā)光。于是小志對小彩燈之間的連接關(guān)系產(chǎn)生了興趣，為此他請教了科技人員，得到以下信息。

  他用的小彩燈規(guī)格是“2．5 V，0．25 A”，通過串聯(lián)一定數(shù)量的小彩燈，使單個小彩燈兩端所加的電壓比它的額定電壓稍低，每個小彩燈都能基本正常發(fā)光。

    小彩燈的構(gòu)造如圖8所示，在燈絲導(dǎo)電支架上除了有燈絲和起固定作用的小玻璃珠以外，還繞有約4圈細(xì)金屬絲。燈絲電阻冷時約為2．5 Ω，熱時約為15 Ω。

    細(xì)金屬絲的電阻為1 Ω，正常(低壓)情況下，由于支架表面有一層氧化銅的緣故，它與燈絲支架是不導(dǎo)通的，沒有電流流過。若加上較高的電壓(如220 V)時氧化層可被擊穿，細(xì)金屬絲與燈絲支架導(dǎo)通。

    根據(jù)以上介紹的資料，請你說明為什么一個小彩燈的燈絲燒毀后，其他的小彩燈還能繼續(xù)發(fā)光。

    4．(4分)向陽中學(xué)廣播室想借助于雙刀雙擲開關(guān)控制南北兩教學(xué)樓的喇

叭：開關(guān)擲向A端時南面的三只喇叭接通，擲向B端時南北六只喇叭全部接通。

請你用筆畫線代替導(dǎo)線按上述要求完成圖9中的電路圖。

  5．(6分)長期以來，實心粘土磚一直是我國主要的建筑材料。由于粘土磚在生產(chǎn)過程中存在著諸多弊端，國家有關(guān)部門提出了減少粘土磚使用率、倡導(dǎo)新型

材料的要求。如圖10所示的空心水泥磚就是新型建筑材料的一種。請你從節(jié)能與環(huán)保等方面分析，使用空心水泥磚比使用實心粘土磚有哪些好處。(至少寫出三條)

 四、(6分)李明同學(xué)家要買一個燒水用的水壺，超市里有兩種容積相同但品種

不同的鋁質(zhì)水壺可供選購，一種是放在液化氣灶上用的，另一種是壺內(nèi)裝有電熱器的，如圖ll所示。李明想比較哪一種水壺?zé)�水更省錢。他首先進(jìn)行了調(diào)查，得到如下資料：當(dāng)?shù)鼐用裼秒姷膬r格是0.5元／度；瓶裝液化氣的價格是60元／瓶(每瓶中液化氣的質(zhì)量約為15 kg，液化氣的熱值為4.2×10⁷J／kg),用液化氣燒水的熱效率約為30％，用電熱水壺?zé)�水的熱效率約為90％。根據(jù)以上信息，請你通過計算分析一下用哪種水壺?zé)�水更省錢。

    五、(8分)為了保護(hù)環(huán)境，治理水土流失，學(xué)校的環(huán)保小組設(shè)計并進(jìn)行了河水含沙量的研究。

    第一階段是理論分析：分別以ρ_水、ρ_沙、ρ_泥水表示水、泥沙、泥沙水的密度，以x表示每立方米泥沙水中所含泥沙的質(zhì)量(稱做含沙量)，導(dǎo)出了ρ_泥水與ρ_水、ρ_沙、x的關(guān)系式；然后作出了泥沙水的密度ρ_泥水隨含沙量x變化的圖象。

    第二階段是實驗驗證：在一個量筒里放入一定量干燥的黃土，再倒入一定量的清水，計算出含沙量x，并測出泥沙水的密度ρ_泥水；接著再多次加入清水配制成不同密度的泥沙水，進(jìn)行同樣的計算和測量，由此得出ρ_泥水與x的多組數(shù)據(jù)；然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出了表示泥沙水的密度與含沙量關(guān)系的ρ_泥水－x圖象。他們驚喜地發(fā)現(xiàn)，實驗結(jié)果與理論分析是一致的。

    第三階段是實際測量：在一次山洪沖刷地面時，他們采集了40 L的水樣，稱出其總質(zhì)量為40.56kg。此前已經(jīng)測出干燥的泥沙的密度ρ_沙：2.4×10³kg／m³，于是求出了洪水中的平均含沙量。

    (1)請你參與環(huán)保小組第一階段的工作，導(dǎo)出ρ_泥水與ρ_水、ρ_沙、x的關(guān)系式。然后根據(jù)關(guān)系式作出泥沙水的密度ρ泥水隨含沙量x變化圖象的草圖。

(2)請你參與環(huán)保小組第三階段的計算工作，求出洪水中的平均含沙量。

    六、(10分)現(xiàn)在很流行的數(shù)碼相機(jī)的主要優(yōu)點是可以直接生成數(shù)碼照片，從而可以方便地進(jìn)行編輯與加工，保存的時間也更長。而且數(shù)碼照片還可以直接在

電腦上顯示出來，或者通過電子郵件傳送出去。

    下面是一款數(shù)碼相機(jī)的電池的一些資料。根據(jù)右面提供的信息以及下面對數(shù)碼相機(jī)工作過程的介紹，回答相關(guān)問題：

    (1)數(shù)碼相機(jī)的電源打開后，就處于待機(jī)狀態(tài)，這時要消耗一定的電能；拍攝時，拍攝與處理數(shù)據(jù)所消耗的電能就更大。假設(shè)用一個充滿電的電池作電源進(jìn)行拍照，每5min拍一張照片，相機(jī)使用過程中的平

均工作電流為0.2A。請估算一節(jié)充滿電的電池最多可以拍攝多少張照片。

    (2)對一個電能已全部耗盡的這種電池進(jìn)行完全充電，充電的效率多大?

七、(12分)空調(diào)的“匹數(shù)”，是對空調(diào)輸入功率的粗略標(biāo)識。因相同匹數(shù)不同品牌空調(diào)的制冷效能有較大的差異，為便于比較，空調(diào)的效能常以“制冷量”來表示。在選擇空調(diào)時，除了制冷量和制熱量(對冷熱空調(diào)而言)外，還要考慮“能效比”。

空調(diào)的能效比=，它表示空調(diào)器是否高效節(jié)電。目前市場上空調(diào)器的能效比相差很大，一般在2～3之間，最高的可達(dá)到3．5左右，應(yīng)盡量挑選能效比高的空調(diào)。房間所需的制冷量和制熱量可按下面的公式計算：制冷量Q_冷＝S（房間面積）×140w－180 w；制熱量Q_熱=S(房間面積)×180 W－240 W(此公式適用于層高2．5 m的房間，如果層高偏大，則應(yīng)適當(dāng)加大功率)。

    下表是小明家準(zhǔn)備購買的某一型號空調(diào)的使用說明書的一部分。

    請結(jié)合上面所介紹的知識和空調(diào)使用說明書，通過計算回答下面的問題：

    1．這臺空調(diào)的能效比是多少。

    2小明家新購買樓房客廳的面積約為30 m2，層高為2．7 m，他想在客廳內(nèi)安裝上表所示的空調(diào)。請你通過計算說明這種選擇是否合理。

    3．若小明家用此空調(diào)器制冷，空調(diào)器的壓縮機(jī)每天實際工作6 h，一個月僅空調(diào)一項所支付的電費約為多少?(當(dāng)?shù)氐碾妰r為0.5元／度)

    八、(12分)小軍家客廳墻壁上有一個控制燈的開關(guān)和一個兩孔插座裝在一起的“一開兩孔”的電工元件。圖12是元件的面板、圖13是元件殼體內(nèi)部的原接線圖。由于開關(guān)損壞，需要更換整個元件。小軍爸爸決定自己動手完成，小軍給爸爸當(dāng)助手。

    小軍爸爸?jǐn)嚅_家中進(jìn)戶線的總開關(guān)，在拆舊換新的過程中發(fā)現(xiàn)：拆下前沒有留意元件中的A、B、D三根導(dǎo)線(B、C間已有一短導(dǎo)線在內(nèi)部相連)與外面的①②③三根導(dǎo)線的連接關(guān)系(如圖14)，因為室內(nèi)導(dǎo)線都在水泥墻內(nèi)，無法觀察①②③各導(dǎo)線與墻內(nèi)導(dǎo)線的連接情況。

  于是他閉合家中進(jìn)戶線的總開關(guān)，用試電筆檢測各根導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)：第①根導(dǎo)線可以使試電筆發(fā)光；第②、⑨根導(dǎo)線不能使試電筆發(fā)光。

  根據(jù)小軍爸爸的檢測，能不能判斷各根導(dǎo)線的連接情況?

小軍經(jīng)過仔細(xì)思考后認(rèn)為，不能判斷每根導(dǎo)線的連接情況，如果在情況不明時盲目連接還可能出現(xiàn)更嚴(yán)重的問題。

    (1)你認(rèn)為小軍的觀點對不對?為什么?

    (2)你能不能利用常用的家用電器，如臺燈等(均帶有插頭)，鑒別出①②③根導(dǎo)線應(yīng)怎樣分別與A、B、D接線柱相連接?說出你的方法并簡述理由。

    (3)根據(jù)你的判斷，將圖14中①②⑧根導(dǎo)線與下面的A、B、D接線柱和上面的火線、零線及燈泡連接起來。